De algencel
Algencellen zijn eukaryotisch en bevatten drie soorten dubbel-membraangebonden organellen: de kern, de chloroplast en het mitochondrion. In de meeste algencellen is er slechts één enkele kern, hoewel sommige cellen multinucleair zijn. Bovendien zijn sommige algen siphonaceous, wat betekent dat de vele kernen niet gescheiden zijn door celwanden. De kern bevat het grootste deel van het genetisch materiaal, of desoxyribonucleïnezuur (DNA), van de cel. Bij de meeste algen bestaan de DNA-moleculen als lineaire strengen die pas bij de celdeling (mitose) tot duidelijke chromosomen worden gecondenseerd. Er zijn echter twee taxonomisch omstreden klassen van algen, Dinophyceae en Euglenophyceae, waarin het kern-DNA altijd tot chromosomen is gecondenseerd. Bij alle algen worden de twee membranen die de kern omgeven, de nucleaire enveloppe genoemd. De nucleaire envelop heeft meestal gespecialiseerde nucleaire poriën die de beweging van moleculen in en uit de kern regelen.
Chloroplasten zijn de plaatsen van fotosynthese, de complexe set van biochemische reacties die de energie van licht gebruiken om kooldioxide en water om te zetten in suikers. Elke chloroplast bevat afgeplatte, membraanachtige zakjes, thylakoïden genaamd, die de fotosynthetische licht-oogst pigmenten bevatten, de chlorofylen, carotenoïden, en fycobiliproteïnen (zie onder Fotosynthese).
De mitochondriën zijn de plaatsen waar voedselmoleculen worden afgebroken en kooldioxide, water, en chemische bindingsenergie worden vrijgegeven, een proces dat celademhaling wordt genoemd (zie onder Cellulaire ademhaling). Fotosynthese en ademhaling zijn ongeveer tegengestelde processen: het eerste bouwt suikermoleculen op en het tweede breekt ze af. Het binnenmembraan van het mitochondrion is in hoge mate gevouwen, en dit verschaft het oppervlak dat nodig is voor de ademhaling. De plooien, die cristae worden genoemd, hebben drie morfologieën: (1) afgeplat of plaatvormig, (2) vingervormig of buisvormig, en (3) schoepvormig. De mitochondriën van landplanten en dieren, ter vergelijking, hebben over het algemeen afgeplatte cristae.
Chloroplasten en mitochondriën hebben ook hun eigen DNA. Dit DNA lijkt echter niet op kern-DNA in die zin dat het circulair is (of, juister, in eindeloze lussen) in plaats van lineair en daarom lijkt op het DNA van prokaryoten. De gelijkenis van chloroplastisch en mitochondriaal DNA met prokaryotisch DNA heeft veel wetenschappers ertoe gebracht de hypothese van endosymbiose te aanvaarden, die stelt dat deze organellen zich ontwikkelden als resultaat van een lange en succesvolle symbiotische associatie van prokaryote cellen binnen eukaryote gastcellen.
Algencellen hebben ook verschillende enkelmembraan-gebonden organellen, waaronder het endoplasmatisch reticulum, het Golgi-apparaat, lysosomen, peroxisomen, contractiele of niet-contractiele vacuolen, en, in sommige, uitwerporganellen. Het endoplasmatisch reticulum is een complex membraanvormig systeem dat intracellulaire compartimenten vormt, als transportsysteem binnen de cel fungeert, en als plaats voor de synthese van vetten, oliën en eiwitten dient. Het Golgi-apparaat, een reeks afgeplatte, membraanachtige zakjes die in een stapel zijn gerangschikt, vervult vier verschillende functies: het sorteert vele moleculen die elders in de cel zijn gesynthetiseerd; het produceert koolhydraten, zoals cellulose of suikers, en hecht de suikers soms aan andere moleculen; het verpakt moleculen in kleine blaasjes; en het markeert de blaasjes zodat zij naar de juiste bestemming worden geleid. Het lysosoom is een gespecialiseerd vacuole dat verteringsenzymen bevat die oude organellen, cellen of cellulaire componenten in bepaalde ontwikkelingsstadia afbreken, en deeltjes die worden opgenomen in soorten die voedsel kunnen opslokken. Peroxisomen zijn gespecialiseerd in de metabolische afbraak van bepaalde organische moleculen en gevaarlijke verbindingen, zoals waterstofperoxide, die tijdens sommige biochemische reacties kunnen ontstaan. Vacuolen zijn membraanvormige zakjes waarin veel verschillende stoffen worden opgeslagen, afhankelijk van het organisme en zijn metabolische toestand. Contractiele vacuolen zijn gespecialiseerde organellen die het watergehalte van de cellen regelen en zijn derhalve niet betrokken bij de langdurige opslag van stoffen. Wanneer te veel water de cellen binnendringt, dienen de samentrekkende vacuolen om het uit te stoten. Sommige algen hebben speciale uitwerpende organellen die kennelijk als beschermende structuren fungeren. Bij de Dinophyceae bevinden zich onder het celoppervlak harpoenachtige trichocysten, die uit een verstoorde of geïrriteerde cel kunnen exploderen. Trichocysten kunnen dienen om prooien aan algencellen te hechten voordat de prooi wordt geconsumeerd. Ejectosomen zijn structuren die analoog zijn aan wegschietende organellen en worden aangetroffen in de klasse Cryptophyceae. Verscheidene klassen van algen in de divisie Chromophyta hebben slijmerige organellen die slijm afscheiden. Gonyostomum semen, een zoetwaterlid van de klasse Raphidophyceae, heeft talrijke mucocysten, die, wanneer dergelijke cellen in een planktonnet worden verzameld, uitvloeien en het net en de inhoud ervan enigszins kleverig maken.
De niet-membraangebonden organellen van algen omvatten de ribosomen, pyrenoïden, microtubuli, en microfilamenten. Ribosomen zijn de plaatsen van eiwitsynthese, waar genetische informatie in de vorm van boodschapper ribonucleïnezuur (mRNA) wordt vertaald in eiwit. De ribosomen interpreteren de genetische code van het DNA nauwkeurig, zodat elk eiwit precies volgens de genetische specificaties wordt gemaakt. De pyrenoïde, een dichte structuur binnen of naast chloroplasten van bepaalde algen, bestaat grotendeels uit ribulose-bifosfaat-carboxylase, een van de enzymen die bij de fotosynthese nodig zijn voor de koolstoffixatie en dus voor de vorming van suiker. Zetmeel, een opslagvorm van glucose, wordt vaak rond pyrenoïden aangetroffen. Microtubuli, buisvormige structuren gevormd uit tubuline-eiwitten, zijn in de meeste cellen aanwezig. In veel algen verschijnen en verdwijnen microtubuli wanneer dat nodig is. Microtubuli zorgen voor een stijve structuur, of cytoskelet, in de cel die helpt de vorm van de cel te bepalen en te behouden, vooral in soorten zonder celwanden. Microtubuli vormen ook een soort “rails” waarlangs vesikels worden vervoerd. Het spindelapparaat, dat de chromosomen tijdens de celdeling van elkaar scheidt, bestaat uit microtubuli. Tenslotte vormen bepaalde soorten microtubuli ook de basisstructuur, of axoneme, van een flagellum, en zij vormen een belangrijk onderdeel van het wortelsysteem dat een flagellum in de cel verankert. Microfilamenten worden gevormd door de polymerisatie van eiwitten zoals actine, die kunnen samentrekken en ontspannen en daardoor fungeren als kleine spiertjes binnenin de cellen.
